L’arribada del peix lleó (Pterois miles) o del peix escorpí (Pterois volitans) a la Mar Carib ha estat devastadora per als peixos autòctons, que cauen víctimes bé del seu verí bé de la seva voracitat. Aquest complex d’espècies és originari de l’Oceà Índic i de la zona occidental de l’Oceà Pacífic. La seva distribució occidental finalitzava a la Mar Roja, però el seu ús en aquaris va comportar, des de Florida, la seva difusió a l’Oceà Atlàntic des de fa una mica més de trenta anys. A la Mar Carib ha trobat unes temperatures òptimes semblants a les de zones coral·lines costeres de la Mar Roja i de l’Índic. L’impacte ecològic i econòmic d’invasions biològiques com aquesta no fa més que créixer. Des de fa uns 10 anys, el peix lleó s’hauria establert a la Mar Mediterrània Oriental. Les invasions biològiques que cursen a través del Canal de Suez des de la Mar Roja a la Mar Mediterrània reben el nom, pel seu constructor, d’invasions lessepsianes, i se’n coneixen més de 100 exemples entre espècies de peixos, de les quals Pterois volitans/miles és un cas relativament recent. El professor Giacomo Bernardi, del Department of Ecology and Evolutionary Biology de la University of California Santa Cruz, ha liderat una investigació genòmica sobre les poblacions de peix lleó a la Mediterrània Central, comunicada en un article a Ecology and Evolution. Bernardi et al. utilitzen milers de seqüències de marcadors genòmics associats a dianes d’enzims de restricció per establir la dinàmica de poblacions d’aquesta invasió recent, bo i comparant poblacions de la Mar Roja (originals) i de la Mar Mediterrània (invasives). Malgrat el que hom podria esperar, Bernardi et al. troben una reducció de la diversitat genètica en la població mediterrània. No hi hauria hagut doncs un coll d’ampolla notable associat a un efecte fundador a partir d’un petit nombre d’invasors originals. Tot i així, sí que detecten una estructura de població dins del rang invasiu de la Mar Mediterrània. En aquesta estructuració participaria possiblement la selecció natural, com ara sobre gens implicats en l’osmoregulació i en la mida de les espines d’aletes. Bernardi et al. pensen que la genòmica pot ajudar-nos a entendre els patrons ecològics i evolutius d’espècies invasores, i a mitigar el seu impacte.
Un peix lleó fotografiat en un escull coral·lí per Tomas Biehl en el 2004
Bioinvasions
Aquesta recerca ha estat concebuda per Giacomo Bernardi, Ernesto Azzurro (de l’IRBIM d’Ancona i de l’Estació Zoològica A. Dohrn de Nàpols), Michel Bariche (de la American University of Beirut), Carlos Jimenez (del Centre Enalia de Nicòsia), Stefanos Kalogirou (de l’Estació Hidrobiològica de Rodes) i Periklis Kleitou (del Laboratori de Limassol).
La recerca s’ha finançat amb fons de la Unió Europea per a Kleitou, i del Programa Enalia per a Bariche. Els autors agraeixen al poble d’Ulithi, dels Estats Federats de Micronèsia, el permís per collir exemplars de P. volitans, i a Alessio Bernardi per collir exemplars d’aquesta espècie de Cuba.
Les invasions biològiques són una enorme amenaça per als ecosistemes nadius i per a la biodiversitat global. L’augment del transport global i altres grans canvis antropogènics han afavorit un creixement de la taxa de bioinvasions. L’impacte sobre les economies locals puja a escala mundial a milers de milions de dòlars.
Un exemple de bioinvasió marina d’alt impacte econòmic i ecològic és el protagonitzat per peix lleó (Pterois volitans/miles) a l’Atlàntic Occidental. El peix lleó roig (Pterois volitans) és originari de l’Oceà Pacífic tropical. El peix lleó comú (Pterois miles) és originari de l’Oceà Índic tropical, des d’Indonèsia fins a la Mar Roja. Aquestes dues espècies coexisteixen a la regió indonèsia.
L’arribada del peix lleó a l’Atlàntic Occidental segurament s’explica pel comerç de peix ornamental. El focus més probable seria una petita població fundadora del sud de Florida alimentada a partir de múltiples alliberaments accidentals d’aquaris. Des de final dels anys 1980, hom troba P. volitans i, en menor mesura, P. miles a l’Atlàntic Nord-Occidental, la Mar Carib, el Golf de Mèxic i el litoral brasiler. En alguns indrets les poblacions de peix lleó s’han fet prou denses com per tindre un impacte ecològic: competència amb predadors autòctons, depredació intensa de peixos d’esculls coral·lins, resistència a la depredació, etc. Les poblacions invasores de peix lleó són poc diverses degut a l’efecte fundador.
L’arribada del peix lleó a la Mar Mediterrània és encara més recent, s’hauria efectuat a través del canal de Suez. Des de l’obertura del Canal, en el 1869, s’han registrat més de 100 bioinvasions de peixos. Aquestes bioinvasions lessepsianes trobaven al principi barreres naturals en forma de llacs hipersalins i de la ploma d’aigua dolça abocada pel riu Nil. En el 1960, la construcció de la presa d’Aswan reduí el cabal del Nil. Alhora, l’ampliació del Canal reduí la salinitat dels Llargs Amargs.
En el 1991 es reportà la primera observació d’un peix lleó (P. miles) en el litoral oriental de la Mediterrània. La segona no arribaria fins el 2012. Hom assumia que el peix lleó comú ho tindria difícil per trobar hàbitats idonis a la Mediterrània, però el cas és que en pocs anys es difongué per la Mediterrània Oriental i Central. El peix lleó té al seu favor la capacitat reproductiva (maduresa primerenca, reproducció durant tot l’any, creixement ràpid), l’amplitud de nínxol i la manca de depredadors. Canvià d’hàbits depredadors per poder alimentar-se de noves preses.
La genòmica pot ajudar a entendre els factors que participen en aquesta bioinvasió lessepsiana. Hom pot comprovar si la invasió s’acompanya d’un coll d’ampolla població i/o si hi ha una selecció de les variants al·lèliques originàries.
Eines genòmiques
Les observacions indiquen que el peix lleó de la Mar Mediterrània integra poblacions alhora de P. volitans (peix lleó del Pacífic) i P. miles (peix lleó de l’Índic i de la Mar Roja).
En total l’estudi contempla un total de 69 mostres de peixos lleó capturats amb arpó per submarinistes, pescats per pescadors locals o de clips d’aleta presos per submarinistes. Hi ha 66 individus identificats com a P. miles, capturats o clipats al Líban, Xipre, Grècia, Egipte i Aràbia Saudita. Hi ha 3 individus identificats com a P. volitans, 1 de Micronèsia i 2 de Cuba. Les mostres mediterrànies són dels anys 2014 al 2018, i la resta del 2011 al 2019.
Els teixits d’aleta eren col·locats immediatament en etanol al 95%, i mantinguts a temperatura ambient fins que, en arribar al laboratori, eren congelats a -20°C. L’extracció d’ADN es feia sobre 25 mg de clips d’aleta. L’ADN obtingut (400 ng) era digerit amb l’enzim de restricció Sbf1, i dels fragments resultants s’obtenien genoteques, que eren ulteriorment amplificades per PCR i seqüenciades en la plataforma Illumina del Vincent J. Coates Genomics Sequencing Laboratory del UC Berkeley. A través de Perl les seqüències eren llegides en una finestra de 92 parells de nucleòtids des de l’extrem 3’ dels llocs de restricció.
Amb el programa STACKS 2.2 s’identificaven seqüències ortòlogues. Es filtraven els loci alineats en més del 80% dels individus. Hom destriava entre loci neutrals i marginals. L’estructura de la població era analitzada amb el programa STRUCTURE 2.3.4 i amb una anàlisi discriminant de components principals (DAPC). Els loci marginals eren comparats amb la base de dades GenBank i, en el cas de loci codificants de proteïnes se’ls classificava funcionalment.
Cent milions de lectures
De l’estudi genòmic derivaren uns 100 milions de lectures. Això es corresponia a 52.218 loci, en els quals s’identificaven 15.348 polimorfismes mononucleotídics (SNPs).
De l’anàlisi es desprèn que ni a la Mar Roja ni a la Mar Mediterrània hi hauria presència de P. volitans, ni tampoc d’híbrids P. volitans x miles. Cal assumir doncs que la bioinvasió de peix lleó és monoespecífica per P. miles.
En considerar els 66 individus de P. miles, resten 50.284 loci i 14.293 SNPs. Les característiques genètiques dels individus de la Mar Roja i de la Mar Mediterrània són semblants. No hi hauria hagut un efecte fundador en la bioinvasió. Això s’explicaria si la invasió fos el producte de múltiples entrades o d’una sola entrada d’un gran nombre d’individus reproductors. Els valors d’heterozigositat i de diversitat genètica són semblants en totes dues mars: índex π de 0,170 a la Mar Roja i encara un xic superior (0,188) a la Mar Mediterrània.
El nivell d’heterozigositat, però, decau progressivament a mesura que hom analitza individus mediterranis més allunyats del Canal de Suez. La riquesa al·lèlica, en canvi, s’hi manté.
Dels 14.293 loci polimòrfics de P. miles, n’hi ha 62 que es poden qualificar de marginals i 14.231 neutres. Els loci neutres indiquen un flux gènic entre les poblacions molt alt dins de la Mediterrània, i menor entre les dues mars. Estructuralment hom pot distingir tres clústers d’individus: 1) Mar Roja; 2) Mediterrània majoritari; 3) Alguns individus del Líban.
Els loci marginals són els que podrien trobar-se sota pressió selectiva. Dels 62 loci marginals identificats, n’hi ha 51 amb homòlegs corresponents a GenBank, i 20 amb homòlegs corresponents a gens codificadors de proteïna. D’aquests 20, 16 es correspondrien a 5 grups funcionals, dels quals destaquen processament d’informació genètica (31%), senyalització i processament cel·lulars (25%) i metabolisme (25%). Els gens tmc2a i slc22a6I participen en l’osmoregulació. El gen stanniocalcin 2a participa en la mida de l’espina d’aleta en algunes espècies de peixos.
Bernardi et al. creuen necessari ampliar l’anàlisi genòmica per poder arribar a conclusions més sòlides. Caldria explorar espècimens de Turquia per conèixer l’abast de la presència de P. volitans a la Mar Mediterrània. Una base de dades més àmplia podria saber el rol que han jugat gens concrets en la pre- i post-adaptació a les condicions mediterrànies.
Lligams:
– Invasion genomics of lionfish in the Mediterranean Sea. Giacomo Bernardi, Ernesto Azzurro, Michel Bariche, Carlos Jimenez, Stefanos Kalogirou, Periklis Kleitou. Ecol. Evol. 14:e11087 (2024).
Des de la Mediterrània 